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一.概要
USART（Universal Synchronous/Asynchronous Receiver/Transmitter）是通用同步/异步收发器，它是嵌入式领域中使用十分广泛的一种串口通信协议，大部分MCU都具备USART硬件接口。
USART串口通信的主要特点：
双向串口通信有两根通信线（发送端TX和接收端RX）。
发送的TX和接收的RX要交叉连接。
当只需单向的数据传输时，可以只接一根通信线。
两个设备之间当电平标准不一致时，比如3.3V系统和5V系统通讯最好加电平转换芯片或者隔离芯片。
两个设备之间的GND一定要接在一起，VCC可以各自供电。
本文介绍了STM32 USART串口的基本概念，内部结构，波形时序，以及用串口进行数据通讯的例程。
本文介绍了STM32的USART串口的基本特点，用一个485通讯实验加深对串口通讯的理解。
二.USART串口基本介绍
基本数据帧组成
1）波特率
USART波特率是指每秒钟传输的位数，它决定了数据传输的速率和精确度。
波特率是USART通信中的一个关键参数，它表征了串口的传输速度，即单位时间内传输的码元个数。对于USART而言，码元通常是二进制的，通过高低电平传输，因此波特率和比特率在数值上是相等的。例如，当波特率为115200时，意味着UART串口每秒传输115200个bit的数据量。常见的UART串口波特率包括300、600、1200、4800、9600、19200、38400、57600、115200等，这些标准波特率广泛应用于各种设备和通信接口中。例如：数据传送速率为120字符/秒，而每一个字符为10位，则传送的波特率为10×120＝1200位/秒＝1200波特
2）停止位
每个字发送后，紧跟停止位，停止位可以选择“1、2、0.5、1.5”bit（0.5实际代表停止位高电平持续半个周期的时间）。
不过F1的USART做通信时，停止位只支持1或2个，一般情况下，停止位选择1。
3）校验位
UART传送的每个字节都可以选择是否增加1bit的奇偶校验位，而且奇校验或偶校验都可以选择。
4）字长度
传送一个字的位数，一般情况下都会选择8bit字节，这也和国际标准单位的字节宽度相对应。
5）起始位
起始位是必须的，由硬件产生，无需软件配置。STM32单片机的起始位就是在发送每个字的第一个有效位之前，先发送1周期的低电平，表示发送开始。
嵌入式应用中， 包括STM32F1的应用，最常见的配置是：8位字节，1个停止位，无校验，波特率9600/115200。
三.STM32单片机USART内部结构图
USART内部结构图如下
我们一般串口通讯使用串口的TX,RX引脚就可以了。
四.USART内部信号流向
串口发送：
在配置串口的各个参数时，可以选择发送数据帧的数据位的大小，可选8位。串口发送数据实际上就是对发送数据寄存器USART_DR进行写操作。
1.当串口发送数据时，会检测发送移位寄存器是不是有数据正在移位，如果没有移位，那么这个数据就会立刻转移到发送移位寄存器里，准备发送。
2.当数据移动到移位寄存器时，会产生一个TC发送寄存器空标志位，该位描述如下。当TXE被置1，那么就可以在USART_DR写入下一个数据了，即发送下一个数据。
3.发送移位寄存器在发送器控制的控制下，向右移位，一位一位的把数据传输到TX引脚。
4.数据移位完成后，新的数据就会再次从USART_DR转移到发送移位寄存器里来，依次重复1-3的过程。通过读取TXE标志位来判断是否发送下一个数据。
串口接收：
1.数据从RX引脚通向接收移位寄存器，在接收控制的控制下，一位一位的读取RX的电平，把第一位放在最高位，然后右移，移位8次之后就可以接收一个字节了。
2.当一个字节数据移位完成之后，这一个字节的数据就会整体的移到接收数据寄存器USART_DR里来。在转移时会置RXNE接收标志位，即USART_DR寄存器非空，就说明数据可以被读出。
串口数据收发程序相关：
串口发送一般以下操作：
写入数据：使用STM32提供的函数（如HAL_UART_Transmit）将数据写入串口的发送数据寄存器。通过检查发送完成标志（如TC）来确认数据是否已经成功发送。
串口接收一般以下操作：
1.轮询方式：通过不断查询接收标志位（如RXNE）来判断数据是否到达接收缓冲区，这个效率比较低。
2.中断方式：通过配置收到1字节数据单片机串口产生一次中断，在中断服务例程中处理接收到的数据。有时候会遇到接收的数据长度不固定，STM32单片机串口提供了一个更好用的功能，就是空闲中断(IDLE)功能。也就是说当一帧数据接收结束后，就会产生一个空闲中断。这样就可以利用这个空闲中断来判断一帧数据接收是否完成。
五.USART示波器信号解析
用串口调试器软件发送0x12数据，9600波特率，8位数据，无校验，1位停止位，用示波器采集波形如下图所示。
根据下图分析，数据是低位在前，高位在后，二进制就是00010010。转换成十六进制就是0x12,分析的波形数据内容跟电脑串口调试器发送的内容一致。
六.485通讯基本概念
RS485通讯采用的是差分信号负逻辑控制模式，即2～6V表示“0”，-6～-2V表示“1”。RS485通讯一般采用两线制接线方式(端口A,端口B)。两线制接线方式是目前采用较多的为总线式拓朴结构，属于半双工传输方式，也就是说收发是不同步的。
485通讯一般就是单片机的串口加RS485芯片实现。
七.CubeMX配置一个USART数据收发例程进行485通讯实验
485转TTL模块插开发板子上（板子PD5接模块TX，板子PD6接模块RX，板子3.3V接模块VCC，板子GND接模块GND），USB转485模块插电脑，把两个485模块通过杜邦线连接，A跟A连，B跟B连。
打开STM32CubeMX软件,新建工程
Part Number处输入STM32F407VE，再双击就创建新的工程
配置下载口引脚
配置外部晶振引脚
配置系统主频168Mhz,使用外部晶振
配置PD5，PD6配置成串口2收发脚，波特率9600，8位数据，无校验，1位停止位。
串口2中断使能
配置工程文件名，保存路径，KEIL5工程输出方式
生成工程
用Keil5打开工程
main中增加代码
主要代码
void SysTick_Handler(void)
{
/* USER CODE BEGIN SysTick_IRQn 0 */
/* USER CODE END SysTick_IRQn 0 */
HAL_IncTick();
/* USER CODE BEGIN SysTick_IRQn 1 */
UART_RecvDealwith();//1ms调用一次，用来判断是否收到完整一帧数据
/* USER CODE END SysTick_IRQn 1 */
}
volatile uint8_t UartRxData;
uint8_t UartTxbuf[100]="helloworld";
uint8_t UartRxbuf[100],UartIntRxbuf[100],UartRxIndex=0,UartRxFlag,UartRxLen=0,UartRxTimer,UartRxOKFlag,UartIntRxLen;
//接收标志函数，返回0说明没收据接收，返回1说明有数据收到
uint8_t Uart_RecvFlag(void)
{
if(UartRxOKFlag==0x55)
{
UartRxOKFlag=0;
UartRxLen=UartIntRxLen;
memcpy(UartRxbuf,UartIntRxbuf,UartIntRxLen);//把缓冲区的数据，放入需要解析的数组
UartIntRxLen=0;
return 1;
}
return 0;
}
//串口2在1字节接收完成回调函数
void HAL_UART_RxCpltCallback(UART_HandleTypeDef *huart)
{
if(huart==&huart2)//判断是否串口2
{
UartRxFlag=0x55;//接收标志置位
UartIntRxbuf[UartRxIndex]=UartRxData;//数据写入缓冲区
UartRxIndex++;//记载数目加1
if(UartRxIndex>=sizeof(UartIntRxbuf))//缓冲区是10字节，如果存满，归零
{
UartRxIndex=0;
}
HAL_UART_Receive_IT(&huart2,(unsigned char*)&UartRxData,1);//继续接收下一字节
}
}
//1ms调用一次，用来判断是否收完一帧
void UART_RecvDealwith(void)
{
if(UartRxFlag==0x55)
{
if(UartIntRxLen<UartRxIndex)//UartIntRxLen小于UartRxIndex，说明有收到新的数据，把接收长度增加
{
UartIntRxLen=UartRxIndex;
}else
{
UartRxTimer++;
if(UartRxTimer>=50)//50ms,等待，没收到新数据，说明已经收完一帧
{
UartRxTimer=0;
UartRxFlag=0;
UartRxOKFlag=0x55;
UartRxIndex=0;
}
}
}
}
/* USER CODE END PFP */
/* Private user code ---------------------------------------------------------*/
/* USER CODE BEGIN 0 */
/* USER CODE END 0 */
/**
* @brief The application entry point.
* @retval int
*/
int main(void)
{
/* USER CODE BEGIN 1 */
/* USER CODE END 1 */
/* MCU Configuration--------------------------------------------------------*/
/* Reset of all peripherals, Initializes the Flash interface and the Systick. */
HAL_Init();
/* USER CODE BEGIN Init */
/* USER CODE END Init */
/* Configure the system clock */
SystemClock_Config();//8M外部晶振，168M主频
/* USER CODE BEGIN SysInit */
/* USER CODE END SysInit */
/* Initialize all configured peripherals */
MX_GPIO_Init();
MX_USART2_UART_Init();//串口2配置，PD5-> USART2_TX，PD6-> USART2_RX ，9600波特率，8位数据，1位停止位，无校验
/* USER CODE BEGIN 2 */
HAL_UART_Transmit(&huart2, (uint8_t *)UartTxbuf, 10,1000);//发送helloworld
HAL_UART_Receive_IT(&huart2,(unsigned char*)&UartRxData,1);//485接收
/* USER CODE END 2 */
/* Infinite loop */
/* USER CODE BEGIN WHILE */
while (1)
{
/* USER CODE END WHILE */
/* USER CODE BEGIN 3 */
if(Uart_RecvFlag()==1)//如果接收到485口数据
{
HAL_UART_Transmit(&huart2, (uint8_t *)UartRxbuf, UartRxLen,1000);//发送收到的数据
}
HAL_Delay(10);
}
/* USER CODE END 3 */
}
实验效果
串口调试器发HELLOWORLD板子会回HELLOWORLD。
八.工程源代码下载
通过网盘分享的文件：7.485(USART串口)通讯实验.zip
链接: https://pan.baidu.com/s/1bQZCgp6dXD-gLAwTFn87tA 提取码: quaz
如果链接失效，可以联系博主给最新链接
程序下载下来之后解压就行
九.小结
STM32的串口（USART）主要用于与其他设备进行数据通信和调试。STM32的串口还支持多种通信协议，如LIN、IrDA等，这使得它能够与各种类型的设备进行通信。串口通信在软件开发中也是一个重要的调试手段，通过串口可以输出调试信息，帮助开发者了解程序的运行状态。
标签：CODE,USART,发送,源码,USER,串口,数据 From： https://blog.csdn.net/zy2232652/article/details/142349646